【導(dǎo)讀】理論研究型（）；計(jì)算機(jī)軟件型（）；綜合型（）。需要自由的結(jié)合，切離或制動，因使用電磁力來啟動，稱之電磁制動器。需要低電壓或小電流來維持。目前工業(yè)電磁制動器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于港口翻。研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。管觸發(fā)電路，重點(diǎn)進(jìn)行了單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與程序的編寫。清晰直觀，方便用戶操作。

　　

【正文】 定值時(shí)， PFO 將產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，可以用于向 CPU發(fā)出中斷，使 CPU 完成應(yīng)急處理。此功能可以 完成電源電壓監(jiān)測。在軟件的編制中，每次程序的循環(huán)通過對 At89S52 單片機(jī)的 引腳進(jìn)行 位操作第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 17 向 MAX813L 的看門狗輸入端輸入一個(gè)負(fù)脈沖。 如果程序出現(xiàn) “跑飛 ”現(xiàn)象，程序?qū)⒉荒苷＿\(yùn)行，這個(gè)定時(shí)發(fā)出的脈沖也得不到保障。當(dāng)單片機(jī)超過 秒未向 MAX813L 的看門狗輸入端發(fā)脈沖信號， MAX813L 內(nèi)部的定時(shí)器將會強(qiáng)制將 WDO 拉到低電平，這個(gè)低電平通過 MR 產(chǎn)生復(fù)位信號。單片機(jī)復(fù)位后從初始狀態(tài)開始運(yùn)行，從而保證系統(tǒng)的可靠性，起到了看門狗的作用。 晶閘管溫度 監(jiān)測 電路的設(shè)計(jì) 晶閘管屬于功率器件 ， 當(dāng)有較 大的電流流過的時(shí)候，芯片會產(chǎn)生一定的熱量，當(dāng)流過的電流過大時(shí)芯片會發(fā)熱嚴(yán)重，這時(shí)候就需要采取一定的措施， 防止 芯片因溫度過高 而燒毀。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的第一片支持 “單總線 ”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易 與 微處理器連接等優(yōu)點(diǎn)，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供處理器處理。 DS18B20 溫度傳感器特性： ⑴ 適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在 , 在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 ⑵ 獨(dú)特 的單總線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通信。 ⑶ 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。 ⑷ 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 ⑸ 測溫范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 時(shí)精度為 177?！?。 ⑹ 可編程分辨率為 9~12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ，℃ 可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。 ⑺ 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “一線總線 ”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 效驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 ⑻ 負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 工 作。 如圖 37 所示， DS18B20 的電路非常簡單， 1 腳接地， 3 腳接 VCC， 2腳接一個(gè) 的上拉電阻，然后接到單片機(jī)的 I/O 口 。 12318B20Header 3VCCGND18B20 4K7R?Res2 圖 37 溫度檢測電路 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì) 1234567891011121314151617181920JP1LCD12864GNDVCC12864_CS12864_SI12864_SCK12864_PSB12864_RET2KR7Res22KR8Res22KR9Res2GNDVCCVCC 圖 38 LCM12864 顯示電路原理圖 人機(jī)交互界面主要由按鍵和液晶顯示器組成，按鍵用于輸入信息，液晶顯示器用于顯示信息。液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。各種信號的液晶通常按照顯示字符的行數(shù)或液晶點(diǎn)陣的行、列數(shù)來命名。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用到的是 12864 液晶， 12864 的意思是由 128 列、 32 行組成，即共有 128*32 個(gè)點(diǎn)來顯示各種圖形，可以通過程序控制這些點(diǎn)中的任一個(gè)點(diǎn)顯示或不顯示。液晶的體積第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 19 小、功耗低、顯示操作簡單。 如圖 38 所示， 液晶 LCM12864 的 1 腳為電源地、 2 腳為電源正極。 3腳為液晶的顯示對比度端口，可以懸空。 4 腳 R/S（ CS）為數(shù)據(jù) /指令選擇端或串行操作的片選端，高電平為寫數(shù)據(jù)，低電平為寫指令。 5 腳 R/W（ SID）為讀 /寫選擇端或串行操作的數(shù)據(jù)口，高電平時(shí)讀出數(shù)據(jù)，低電平時(shí)寫入數(shù)據(jù)。 6 腳 E 為使能信號，在單片機(jī)向 12864 寫數(shù)據(jù) /指令時(shí)需要將使能信號從低拉到高再拉低，數(shù)據(jù) /指令才能寫入。 7 腳至 14 腳為 8 個(gè)數(shù)據(jù)端口。 15腳 PSB 為并口串口選擇端，當(dāng)輸入高點(diǎn)平時(shí)為并口操作方式，輸入低電平時(shí)為串口操作方式，在本次設(shè)計(jì)中應(yīng)使用并口操作故直接將 15 腳解電源。17 腳為硬件復(fù)位端口高電平有 效，在本次設(shè)計(jì)中 12864 采用軟件復(fù)位故直接將 17 腳接地。 1 20 為 12864 的背光電源。由于單片機(jī)的 I/O 資源有限，所以決定采用串行通信方式，即只需要 5 個(gè)引腳就可以完成 12864 液晶與單片機(jī)之間的通信。 START1SWPBSTOP1SWPBVCC10KR6Res110KR7 Res1 圖 39 按鍵部分電路的設(shè)計(jì) 如圖 39 所示，按鍵部分采用 獨(dú)立 按鍵 的形式 ，上拉電阻 R6 和 R7 保證了按鍵在未按下時(shí)使單片機(jī)的 與 口保持高電平狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下時(shí)將 I/O 口狀態(tài)變?yōu)榈碗娖健? 燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 無線通信模塊的電路設(shè)計(jì) 2KR1 Res22KR2 Res22KR6Res22KR3Res22KR4 Res2GNDGNDDATACLK3 DR1CSCE PWR_UP1 23 45 67 89 1011 12P2Header 6X22KR5 Res2 圖 310 無線模塊接口電路的設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)對工業(yè)電磁制動器運(yùn) 行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，決定采用 無線通信模塊 nrf24L01 將系統(tǒng)監(jiān)控部分采集到的信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或手持?jǐn)?shù)據(jù)終端。 nrf24L01 是一款工作在 世界通用 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型 SchockBurst 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器、輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過 SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。其主要特點(diǎn)如下： ⑴ 全球開放 ISM 頻段免許可證使用 。 ⑵ 最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特 別適合工業(yè)控制場合。 ⑶ 126 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要。 ⑷ 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制。 ⑸ 內(nèi)置 天線，體積小巧 34mm X 17mm。 ⑹ 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會輸出數(shù)據(jù)指示，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便。 ⑺ 內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關(guān)電源均有很好的通信效果 。 ⑻ 標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 。 ⑼ 工作于 Enhanced ShockBurst 具有 Automatic packet handling, Auto packet transaction handling 具有可選的內(nèi)置包應(yīng)答機(jī)制，極大的降低丟包率。 第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 21 ⑽ 低功耗 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA。 如圖 310 所示，電源側(cè)接電壓 范圍為 至 之間，不能再這個(gè)區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。推薦電壓 左右。除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機(jī) IO 口直接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)然對 3V 左右的單片機(jī)更加適用了。硬件上面沒有 SPI 的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī) IO 口模擬 SPI 不需要單片機(jī)真正的串口介入， 只需要普通的單片機(jī) IO 口就可以了，當(dāng)然用串口也可以。與Atmega8 單片機(jī)連接時(shí)需要加 2K 的電阻用于限流。 單片機(jī)與 PC機(jī)通信 電路 圖 311 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信電路 單片機(jī)通信使用的電平為 TTL 電平即高電平 1 為 3V～ 5V，低電平 0為 0V 而與計(jì)算機(jī)通信時(shí)的電平為 232 電平即高電平 1 為 3V～ 25V,低電平0 為 3V～ 25V。故單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時(shí)需要將 TTL 電平轉(zhuǎn)化成 232 電平。 MAX232 芯片是美信公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5V 單電源供電。電路原理圖中的 C5 C5 C5 C5C5 C60 均為參考芯片手冊建議電路加入的濾波電容。 LED LED2 為信號指示燈， R4 R47 為限流電 阻。當(dāng)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時(shí)指示燈閃爍 J6是與計(jì)算機(jī)連接的接口為通用 RS232 接口。 RS232 接口是 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是 “數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊設(shè)燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 備之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25 個(gè)腳的 DB25 連接器，對連接器的每個(gè)引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了代替 DB25 的 DB9 接口，現(xiàn)在都把 RS232 接口叫做 DB9。 上位機(jī)軟件如圖 312 所示 。 圖 312 上位機(jī)串口軟件界面 本章小結(jié) 本章 是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)章節(jié)，是硬件部分的設(shè)計(jì)原理。 主要介紹了工業(yè)電磁制動器控制部分電路和信號部分電路的原理及設(shè)計(jì)。包括處理器電路的設(shè)計(jì)、電源電路的設(shè)計(jì)、過零檢測電路的設(shè)計(jì)、光耦合器觸發(fā)晶閘管電路的設(shè)計(jì) 、 溫度 監(jiān)控電路 的設(shè)計(jì) 、單片機(jī)自動復(fù)位電路 的設(shè)計(jì) 、無線信號收發(fā)電路 的設(shè)計(jì) 、單片機(jī)與 PC 機(jī)通信電路 設(shè)計(jì)等 內(nèi)容 。 第 4 章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 23 第 4章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 程序語言的選擇 本系統(tǒng)涉及的計(jì)算、處理工作很多。匯編語言編譯效率高，但計(jì)算能力不強(qiáng)，較大規(guī)模的復(fù)雜程序設(shè)計(jì) 困難，且開發(fā)周期長，可讀性及維護(hù)性都比較差。系統(tǒng)軟件編程語言采用 C 語言， C 語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級語言的特點(diǎn)，并具有匯編語言的功能。 C 語言庫函數(shù)豐富，運(yùn)算速度快，具有良好的可移植性，而且可以實(shí)現(xiàn)直接對系統(tǒng)硬件的控制。目前的 C 語言編譯器編譯效率很高，可達(dá)到最優(yōu)匯編程序的 倍 倍，軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)，利于程序的調(diào)試和維護(hù)， C 語言在這些方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn) ，因此選用 C 語言。 單片機(jī)編譯環(huán)境的介紹 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用到了 MOS51 系列的 At89S52 的單片機(jī)和 AV R系列的 Atmega8 單片機(jī)，因此它們有不同的編譯環(huán)境。 At89S52 單片機(jī)的編譯環(huán)境 At89S52 單片機(jī)的編譯環(huán)境為 Keil 軟件， Keil C51 是 美國 Keil Software公司出品的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語 言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20xx、 WINXP 等操作系統(tǒng)。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的 集成開發(fā)環(huán)境 （ IDE） ，可以完成編輯、 編譯 、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可 用 IDE 本身或其它 編輯器 編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 C51 編譯器 編譯生成目標(biāo)文件（ OBJ） 。目標(biāo)文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 （ .ABS） 。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文 件，以供調(diào)試器燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行 源代碼 級調(diào)試，也可由 仿真器 使用直接對 目標(biāo)板 進(jìn)行調(diào)試，也 可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 圖 41 Keil μVision2 的界面 如圖 41 所示， Keil μVision2 是以 Windows 為基礎(chǔ)的單片機(jī)程序開發(fā)環(huán)境，具有一般 Windows 應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度使用。 Atmega8 單片機(jī)的編譯環(huán)境 Atmega8 單片機(jī)的編譯環(huán)境有很多，比如 ICC、 GCC、 IAR 等，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用到的軟件為 ICC。 ICCAVR 是 ATMEL 公司推薦的第三方 C 編譯器用于程序開發(fā)的 C 語言工具。功能合適、使用方便、技術(shù)支持好，它主要有以 下幾個(gè)特點(diǎn)： ⑴ ICCAVR